Gas ideal memiliki persamaan umum :

P.V = n.R.T = N.k.T

Keterangan :

• k = tetapan Boltzmann (1,38×10^-23 J/K)
• R = konstanta gas umum (8,31×10^-3 mol.K)
• n = jumlah mol gas (mol)
• N = jumlah partikel gas n = m/Mr = N/N₀
• N₀ = bilangan Avogadro (6,025×10²⁶ K.mol)

Secara umum, pada setiap perubahan keadaan selalu berlaku hukum Boyle-Gay-Lussac.

P₁.V₁/T₁ = P₂.V₂/T₂

(Berlaku jika gas tidak mengalami perubahan massa (mol/partikel)

P₁.V₁/n₁.T₁ = P₂.V₂/n₂.T₂

(Berlaku jika gas mengalami perubahan massa (mol/partikel)

Teori kinetik gas ideal adalah teori pertama dimana tekanan pada gas tergantung dengan tumbukan molekul-molekul tetapi tidak berdasarkan gaya statik. Teori ini menjelaskan besar kecilnya molekul yang ada di dalam gas yang dapat mempengaruhi kecepatan gerak pada molekul.

Teori kinetik gas ideal memiliki sifat makroscopik gas, seperti tekanan, suhu, dan volume.

Tekanan gas ideal

Tekanan gas ideal yaitu dengan munculnya gaya yang dihasilkan adanya molekul-molekul gas yang telah menabrak dinding wadah.

P = 1/3.N.m.v²/V

Keterangan :

• N = banyak partikel gas
• m = massa partikel gas (kg)
• v = kecepatan partikel gas (m/s)
• V = volume gas (m³)

Tekanan gas dengan energi kinetik (Ek)

Tekanan gas dengan energi kinetik (Ek) jika nilai sebuah energi kinetik semakin besar, maka tekanan akan semakin besa pula. Sehingga, hubungan tekanan dan energi kinetik berbanding lurus.

P = 2/3. N.Ek/V

Keterangan :

• Ek = energi kinetik gas (J)

Energi dalam

• Gas monoatomik

Gas monoatomik adalah gas yang partikel-partikelnya berupa atom tunggal, contohnya gas helium, neon dan argon.

Rumus:

U = Ek = 3/2.N.K.T=3/2.n.R.T

• Gas diatomik

gas diatomik adalah gas dengan bentuk molekul yang hanya terdiridari dari dua atom, kedua atom tersebut dapat berupa unsur yang sama taupun berbeda, contohnya hidrogen (H₂O), oksigen (O₂), dan nitrogen (N₂).

Pada suhu rendah (± 300 K)

U = Ek=3/2.N.K.T=3/2.n.R.T

Pada suhu sedang (± 500 K)

U = 5/2.N.K.T = 5/2.n.R.T

Pada suhu tinggi (± 1000 K)

U = Ek = 7/2.N.K.T = 7/2.n.R.T

Kecepatan partikel

Partikel suatu zat dapat bergetar karena adanya proses pemanasan. Jadi, suhu adalah salah satu faktor penyebab partikel bergerak dalam suatu zat sehingga partikel dikatakan memiliki energi kinetik partikel.

v = √3.k.T/m = √3.R.T/Mr = √3.P/P

Contoh soal

1. Energi kinetik rata-rata partikel dari 4,5 mol gas dalam bejana tertutup 6 x 10^-26 joule. Bila volume gas 18,6 liter dan bilangan avogadro 6,02 x 10²³ partikel/mol tekanan gas adalah…

Pembahasan :

V = 18,6 liter = 18,6 x 10^-3 m³

n = 4,5 mol

N_A = 6,02 x 10²³ partikel/mol

EK = 6,0 x 10^-26 joule

Jumlah partikel gas :

N = nN_A

= 4,5 . 6,02 x 10²³

= 27,09 x 10²³ partikel

Energi kinetik total N partikel :

EK = NEK

= 27,09 x 10²³ . 6,0 x 10^-26

= 162,54 x 10^-3 J

Berdasarkan persamaan gas ideal :

PV = NkT

dan persamaan energi kinetik :

EK = 3/2 NkT, maka dapat disimpulkan :

EK = 3/2 PV

162,54 x 10^-3 = 3/2 P (18,6 x 10^-3)

P = 5,8 Pa

2. Pada tabung tertutup berisi 6 liter gas bersuhu 27^oC bertekanan 1,5 atm jika suhunya dinaikkan menjadi 77^oC dan dimampatkan sehingga volumenya menjadi 5 liter makan tekanannya menjadi….

Pembahasan :

T₁ = 27^oC T₁ = 77^oC = 350 K

P₁ = 1,5 atm V₁ = 5 liter

V₁ = 6 liter

Hukum Boyle Gay-Lussac :

P₁V₁/T₁ = P₂.V₂/T₂

1,5(6)/300 = P₂(5)/350

P₂ = 2,1 Pa

The post Teori Kinetik Gas Ideal : Rumus dan Contoh Soal appeared first on HaloEdukasi.com.

Gerakan molekul gas tersebut memiliki kecepatan yang tinggi dan saling bertubrukan. Teori kinetik gas secara lengkap akan dibahas di bawah ini.

Pengertian Teori Kinetik Gas

Teori kinetik gas adalah teori yang menjelaskan tentang tekanan gas yang berdasarkan pada gerakan tubrukan molekul molekul.

Kinetik gas tidak berpengaruh pada gaya statik yang berakibat pada molekul yang saling menjauh satu sama lain.

Pada teori kinetik gas juga dijelaskan bahwa ukuran molekul gas mempengaruhi kecepatan gerak molekul.

Ukuran molekul yang kecil memiliki kecepatan yang tinggi dibandingkan dengan molekul molekul gas dengan ukuran yang besar.

Asumsi Pada Teori Kinetik Gas

Berikut beberapa asumsi yang mendukung berlakunya teori kinetik gas.

• Gas terbentuk dari molekul gas yang memiliki gerakan konstan dan acak. Gerakan molekul molekul gas juga lurus yang mengakibatkan adanya tubrukan antara molekul satu dengan lainnya.
• Molekul gas diasumsikan sebagai titik yang memiliki massa namun tidak memiliki volume. Sehingga pada keadaan gas ideal, ukuran molekul sering diabaikan.
• Tidak terdapat gaya molekul yaitu gaya Tarik menarik atau tolak menolak antar molekul
• Adanya tekanan gas karena terjadinya tubrukan antara molekul molekul gas.
• Waktu terjadinya tubrukan diabaikan
• Energi kinetik gas yang diukur merupakan energi berdasaran pada temperature dengan satuan Kelvin
• Energi kinetik gas bernilai sebanding dengan temperatur yang dimiliki
• Semua gas dengan nilai temperatur yang telah ditetapkan, memiliki energi kinetik rata-rata yang sama
• Molekul gas dengan massa yang lebih ringan memiliki gerak yang lebih cepat dibandingkan molekul dengan massa yang lebih berat.

Hukum Standar Gas

Pada teori kinetik gas, ada beberapa hukum standar yang juga mempengaruhi teori tersebut. Berikut beberapa hukum standar gas.

• Hukum Avogrado

Hukum avogrado mengatakan bahwa volume suatu gas memiliki nilai yang sebanding dengan jumlah molekul atom gas tersebut. Persamaan dari hukum avogrado adalah sebagai berikut.

Dengan V adalah volume gas, n adalah banyaknya mol atom atom gas, dan k adalah bilangan konstanta tertentu

• Hukum Boyle

Hukum boyle menyatakan bahwa tekanan dan volume dari suatu gas memiliki nilai yang berbanding terbalik.

Artinya, ketika salah satu besaran dinaikkan, maka besaran lainnya akan menurun ketika nilai temperatur dan banyaknya mol tetap konstan.

Persamaan hukum Boyle adalah sebagai berikut

Dengan P adalah tekanan gas, V adalah volume gas, dan k  adalah bilangan konstanta yang telah ditetapkan sebelumnya.

• Hukum Charles

Hukum Charles menyatakan bahwa temperatur dan volume dari suatu gas memiliki hubungan yang dituliskan dalam persamaan

Dengan V adalah volume gas, t merupakan temperatur gas dalam satuan Kelvin, dan k adalah bilangan konstanta tertentu yang telah ditetapkan. Hukum ini mengatakan bahwa gas akan mengembang ketika dipanaskan.

• Hukum Tekanan Gas (Hukum Gay-Lussac)

Hukum ini menyatakan bahwa besarnya temperatur dan tekanan dalam suatu gas memiliki hubungan yang dinyatakan dalam persamaan

• Hukum Gas Ideal

Hukum ini memiliki persamaan sebagai berikut

Dengan r merupakan konstanta yang memiliki nilai sebesar 0,082057 L atm/mol

Penerapan Teori Kinetik Gas

Teori kinetik gas ternyata banyak ditemukan dalam kehidupan sehari-hari. Diantaranya adalah sebagai berikut.

Motor yang sering digunakan akan lebih panas. Kondisi motor yang panas tidak hanya pada mesinnya saja namun juga pada body motor serta ban.

Hal ini dikarenakan ban yang sering bersentuhan dengan aspal sehingga temperatur sekitar ban akan menjadi lebih panas. Jika ban semakin panas, maka tekanan dalam ban juga akan semakin meningkat.

Penerapan lainnya adalah ketika kita memasukkan kopi hangat ke dalam suatu botol.

Suhu kopi tersebut secara berangsur akan menurun karena menyesuaikan dengan keadaan lingkungan sekitarnya.

Jika suhu kopi ini turun, maka tekanan pada botol juga semakin turun. Ini merupakan penerapan dari rumus gas ideal.

Contoh Soal dan Pembahasan

1. Kamu akan mengadakan pesta penuh balon di dalam ruangan. Jika temperature ruangan 24 derajat celcius dan balon yang diisi dengan gas helium memiliki volume sebesar 0,24 m³ dan tekanan dalam balon adalah 0,038 atm, maka berapa besar tekanan akhir balon agar menempati ruangan sebesar 0,4 m³ ?

Pembahasan:

Dapat digunakan hukum Boyle

PV = k

2. Tentukan volume 5 mol gas ketika suhu dan tekanan dalam keadaan standar yaitu 0 derajat celcius dan 1 atm

Pembahasan

T = 0 + 273 = 273 K
n = 5 mol
R = 8,314 J/mol.K
P = 1 atm = 1,01×10⁵ N/m²

Dengan persamaan umum gas ideal

PV = nRT

The post Teori Kinetik Gas: Pengertian – Rumus dan Contoh Soal appeared first on HaloEdukasi.com.